Laboratuvar işi № 8

Başlık: "Tanım elektrik hareket gücü ve akım kaynağının iç direnci».

Hedef: kaynağın elektromotor kuvvetini ve iç direncini belirlemeyi öğrenir elektrik enerjisi.

Teçhizat: 1. Laboratuvar ampermetresi;

2. Elektrik enerjisinin kaynağı;

3. bağlantı telleri,

4. 2 ohm ve 4 ohm'luk bir dizi direnç;

5. Tek kutuplu anahtar; anahtar.

Teori.

Herhangi bir kaynağın kutuplarında potansiyel bir farkın oluşması, pozitif ve pozitifin ayrılmasının sonucudur. negatif masraflar. Bu ayrılma, dış kuvvetlerin yaptığı iş nedeniyle oluşur.

Akım kaynaklarından serbest yük taşıyıcılarına etki eden elektrik kökenli olmayan kuvvetlere denir. dış güçler.

Hareket ederken elektrik ücretleri zincir boyunca doğru akım Akım kaynakları içinde hareket eden dış kuvvetler iş yapar.

Mevcut kaynağın içindeki q yükünü hareket ettirirken yapılan işin A st dış kuvvetlerinin bu yükün değerine oranına eşit fiziksel miktar denir.kaynak elektromotor kuvveti (EMF):

EMF, tek bir pozitif yükü hareket ettirirken dış kuvvetlerin yaptığı iş tarafından belirlenir.

Elektromotor kuvvet, potansiyel fark gibi ölçülür. volt[AT].

EMF'yi ölçmek için kaynak, ihtiyacınız katılmak ona açık devre voltmetre.

Akım kaynağı bir iletkendir ve her zaman bir miktar dirence sahiptir, bu nedenle akım içinde ısı üretir. Bu direnç denir kaynak iç direnci ve belirtmek r.

Devre açıksa, dış kuvvetlerin işi akım kaynağının potansiyel enerjisine dönüştürülür. Kapalı devre ile bu potansiyel enerji R direncine sahip dış devrede ve r direncine sahip devrenin iç kısmında hareketli yüklerin çalışmasına harcanır, yani. ε = IR + Ir .

Devre, R direncine ve r iç direncine sahip harici bir parçadan oluşuyorsa, enerjinin korunumu yasasına göre, kaynağın EMF'si devrenin dış ve iç bölümlerindeki voltajların toplamına eşit olacaktır. , çünkü kapalı bir devre boyunca hareket ederken, yük orijinal konumuna geri döner, burada kızılötesi devrenin dış kısmındaki voltajdır ve ir- devrenin iç kısmındaki voltaj.

Böylece, devrenin EMF içeren bir bölümü için:

Bu formül ifade eder için Ohm yasası komple zincir : Tam bir devredeki akım gücü, kaynağın elektromotor kuvveti ile doğru orantılı ve devrenin dış ve iç bölümlerinin dirençlerinin toplamı ile ters orantılıdır.

ε ve r ampirik olarak belirlenebilir.

Genellikle elektrik enerjisi kaynakları devreye güç sağlamak için birbirine bağlanır. Aküdeki kaynakların bağlantısı seri ve paralel olabilir.

Bir seri bağlantıda, iki bitişik kaynak zıt kutuplarla bağlanır.

Yani aküleri seri bağlamak için ilk akünün artı kutbu elektrik devresinin "artısına" bağlanır. İkinci pilin pozitif terminali, negatif terminaline vb. bağlanır. Son pilin negatif terminali, elektrik devresinin "eksi" kısmına bağlanır.

Seri bağlantıdan kaynaklanan pil, tek bir pil ile aynı kapasiteye sahiptir ve voltaj pil içindeki pillerin voltajlarının toplamına eşittir. Şunlar. piller aynı voltaja sahipse, pil voltajı bir pilin voltajının pildeki pil sayısı ile çarpımına eşittir.

1. Pilin EMF'si, bireysel kaynakların EMF'sinin toplamına eşittirε= ε 1 + ε 2 + ε 3

2 . Bir kaynak pilinin toplam direnci, tek tek kaynakların iç dirençlerinin toplamına eşittir. r piller = r 1 + r 2 + r 3

Aküye n özdeş kaynak bağlıysa, akü EMF ε= nε 1 ve akü direnci r = nr 1

3.

saat paralel bağlantı iki veya daha fazlasının tüm pozitif ve tüm negatif kutuplarını bağlayınn kaynaklar.

Yani paralel bağlandığında piller, tüm pillerin artı uçları elektrik devresinin bir noktasına (″artı″) ve tüm pillerin eksi uçları devrede başka bir noktaya bağlanacak şekilde bağlanır. ("eksi").

Yalnızca paralel olarak bağlanın kaynaklarİle birlikte aynı EMF. Paralel bağlantıdan kaynaklanan pil, tek bir pille aynı voltaja sahiptir ve böyle bir pilin kapasitesi, içindeki pillerin kapasitelerinin toplamına eşittir. Şunlar. piller aynı kapasiteye sahipse, pilin kapasitesi, pildeki pil sayısı ile bir pilin kapasitesinin çarpımına eşittir.

1. Aynı kaynaklardan oluşan bir pilin EMF'si, bir kaynağın EMF'sine eşittir.ε= ε 1 = ε 2 = ε 3

2. Pil direnci, tek bir kaynağın direncinden daha azdır r piller = r 1 /n
3. Ohm yasasına göre böyle bir devredeki akım gücü

Aküde depolanan elektrik enerjisi, akülerin paralel veya seri bağlı olmasına bakılmaksızın, tek tek akülerin enerjilerinin toplamına (akülerin aynı olması durumunda tek tek akülerin enerjilerinin çarpımı) eşittir. .

Aynı teknoloji kullanılarak üretilen pillerin iç direnci, pilin kapasitesi ile yaklaşık olarak ters orantılıdır. Bu nedenle, paralel bağlantı ile pilin kapasitesi, içindeki pillerin kapasitelerinin toplamına eşit olduğundan, yani artar, iç direnç azalır.

İlerlemek.

Resim 1.

4. Daha düşük bir R direnci ekleyerek devreyi kapatın. 1 1 . Zinciri açın.

5. Daha fazla direnç R ekleyerek devreyi kapatın 2 . I akımının değerini yazın 2 . Zinciri açın.

6. Elektrik enerjisi kaynağının EMF değerini ve iç direncini hesaplayın.

Her durum için tam devre için Ohm yasası: ve

Buradan ε ve r'yi hesaplamak için formüller elde ederiz:

7. Tüm ölçümlerin ve hesaplamaların sonuçlarını bir tabloya kaydedin.

8. Bir sonuç çıkarın.

9. Güvenlik sorularını yanıtlayın.

TEST SORULARI.

1. Aç fiziksel anlam"Mevcut kaynağın elektromotor kuvveti" kavramı.

2. Elde edilen ölçümlerin sonuçlarını ve tüm devre için Ohm yasasını kullanarak devrenin dış bölümünün direncini belirleyin.

3. Piller seri bağlandığında iç direncin neden arttığını ve paralel bağlandığında r direncine göre azaldığını açıklayın. 0 bir pil.

4. Jeneratör terminallerine bağlanan voltmetre hangi durumda jeneratör EMF'sini gösterir ve hangi durumda devrenin dış bölümünün uçlarındaki voltaj nedir? Bu gerilim aynı zamanda devrenin iç bölümünün uçlarındaki gerilim olarak da kabul edilebilir mi?

Ölçüm seçeneği.

Deneyim 1. Direnç R 1 \u003d 2 Ohm, mevcut güç I 1 \u003d 1.3 A.

Direnç R 2 \u003d 4 Ohm, mevcut güç I 2 \u003d 0,7 A.

Çalışmanın amacı: Akım kaynağının elektromotor kuvvetini kompanzasyon yöntemiyle ölçmek.

Aletler ve ekipman: bir akım kaynağının elektromotor kuvvetini kompanzasyon yöntemiyle ölçmek için kurulum.

teorik karıştırma

Bir elektrik akımı, elektrik yüklerinin yönlendirilmiş bir hareketidir. Elektrik akımı genellikle akım gücü ile karakterize edilir - elektrik yükleriyle belirlenen skaler bir miktar birim zamanda iletkenin kesitinden geçen :

. (1)

Akım gücünün birimi amperdir (A). Herhangi bir eşit zaman aralığı için, iletkenin kesitinden aynı miktarda elektrik (elektrik yükü) geçerse, böyle bir akıma sabit denir. Geleneksel olarak, hareket yönü iletkendeki elektrik akımının yönü olarak alınır. pozitif masraflar(Şekil 1a).

İletken kesitinin birim alanından geçen akımın gücü ile belirlenen fiziksel miktar akımın yönüne dik olan akım yoğunluğuna akım yoğunluğu denir. :

. (2)

Akım yoğunluğu bir vektördür yönü, pozitif yüklerin sıralı hareketi ile çakışmaktadır.

1826'da, bir elektrik devresinin homojen bir bölümü için (Şekil 1b'deki elektronik devre veya Şekil 1a'daki ad, dc, cb bölümleri) Ohm yasası deneysel olarak oluşturulmuştur; bu, homojen bir iletkendeki akım gücünün doğrudan orantılı olduğunu belirtir. voltaj uçlarında ve iletkenin direnci ile ters orantılıdır :

, (3)

İletkenin direnci, iletkenin yapıldığı malzemeye, doğrusal boyutlarına ve şekline bağlıdır:

, (4)

nerede - iletkenin malzemesini karakterize eden spesifik elektrik direnci; - iletken uzunluğu; - iletkenin kesit alanı. Elektrik direncinin birimi Ohm∙m'dir. 1 ohm m - bu, 1 m uzunluğunda ve 1 m2 kesit alanına sahip 1 ohm elektrik direncine sahip bir iletkenin elektrik direncidir.

Elektrik devresinin (3) homojen bir bölümü için Ohm yasasına (4) ifadesini değiştirirsek, o zaman şunu elde ederiz:

. (5)

Verilen

ve ,

ve ayrıca formül (2)'yi uygulayarak, denklem (5)'i Ohm yasasını temsil eden bir ifadeye dönüştürüyoruz. diferansiyel form elektrik devresinin homojen bir bölümü için:

,

nerede - iletken içindeki elektrostatik alanın gücü; - iletken malzemenin elektriksel iletkenliği.

Her noktada pozitif yük taşıyıcılarının vektör yönünde hareket ettiği gerçeği göz önüne alındığında , sonra vektörlerin yönleri ve kibrit. Bu nedenle, diferansiyel biçimde bir elektrik devresinin homojen bir bölümü için Ohm yasası şu şekilde yazılacaktır:

.

İletkendeki akımı yeterince uzun süre tutabilmek için, daha düşük potansiyele sahip iletkenin ucundan getirilen pozitif yükleri sürekli olarak çıkarmak (yük taşıyıcıları pozitif olarak kabul ediyoruz) ve sürekli olarak getirmek gerekir. sonuna kadar büyük bir potansiyelle, yani. Kapalı bir yörüngede hareket edecekleri pozitif yüklerin dolaşımını kurmak gerekir.

kapalı elektrik devresi pozitif yüklerin artan potansiyel yönünde hareket ettiği alanlar vardır, yani. bir elektrostatik alana karşı. Bu tür yüklerin hareketi, yalnızca yabancı olarak adlandırılan elektrostatik olmayan kökenli kuvvetlerin yardımıyla mümkündür. Dış kuvvetlerin doğası farklıdır, çünkü görünümleri, alternatif manyetik alanların yanı sıra mevcut kaynaklarda meydana gelen kimyasal, difüzyon, ışık süreçlerinden kaynaklanmaktadır.

Dış kuvvetlerin temel özelliği elektromotor kuvvetleridir (EMF) - bu fiziksel miktar, sayısal olarak dış kuvvetlerin işine eşit

tek bir pozitif yükün yer değiştirmesiyle :

,

nerede

- dış kuvvetlerin alan kuvveti vektörü;

- yük yer değiştirme vektörü. EMF için ölçüm birimi V'dir (Volt).

Akım kaynağı, devre boyunca eşit olarak dağılmış bir harici yüke bağlanırsa, potansiyel, pilin pozitif elektrotundan uzaklaştıkça doğrusal bir yasaya göre düşecektir (Şekil 2).

Bir elektrik akımının enerjisinin içe dönüşmesi, iletkenin ısınmasına neden olur. J. Joule ve E. Lenz deneysel olarak iletkende salınan ısı miktarının iletkendeki akım gücünün karesiyle orantılı olduğunu buldu. , iletken direnci ve mevcut akış süresi .

. (6)

Joule-Lenz yasasını kullanarak, bir elektrik devresinin homojen olmayan bir bölümü için, elektrostatik ve dış kuvvetlerin hareketli bir pozitif yük üzerindeki etkisini hesaba katan Ohm yasası türetilir.

Enerjinin korunumu yasasına göre, homojen olmayan bir elektrik devresinde (Şekil 1c'deki elektronik devre) salınan ısı miktarı, kuvvetlerin işinin toplamına eşittir. Elektrik alanı ve mevcut kaynağın dış kuvvetlerinin çalışması:

, (7)

elektrostatik alan kuvvetlerinin işi nerede;

- dış güçlerin işi. Dış kuvvetler, pozitif bir yükü hareket ettirmek için pozitif iş yapar, eğer dış kuvvetlerin yönleri ve elektrik akımı çakışır (Şekil 3), aksi takdirde dış kuvvetlerin işi negatiftir.

Elektrik devresinin düzgün olmayan bölümündeki toplam direncin dıştan eklendiği göz önüne alındığında ve yerli direnç ve eşitleme ifadeleri (6), (7) elde ederiz

Formül (1)'i dikkate alarak ifadeyi forma dönüştürüyoruz:

Ortaya çıkan ifadeyi yük ile azaltalım ve elektrik devresinin homojen olmayan bir bölümü için Ohm yasasını alın

.

Bu yasayı kullanırken, işaretlerin kuralını dikkate almak gerekir: devre bölümünü atlama yönü, potansiyellerin indekslenmesiyle belirlenir. EMF akım kaynağı dış kuvvetlerin yönleri ise artı işaretiyle alın ve elektrik devresinin bölümünün baypas edilmesi çakışır (Şekil 4a), aksi takdirde tam tersi (Şekil 4b).

Devre kapalıysa, yani.

ve

, sonra kapalı bir elektrik devresi için Ohm yasasını elde ederiz (Şekil 1a'daki elektronik devre).

Pratikte, mevcut kaynağın EMF'si geleneksel bir voltmetre ile doğrudan ölçülemez, çünkü voltmetre sadece potansiyel farkı ölçer ve kaynak terminallerinde. (8) ifadesinden, mevcut kaynağın EMF'sinin kaynak terminallerdeki potansiyel farkı bulmak mümkündür (

, elektrik devresi bölümündeki akım gücü sıfır ise. Bu koşul kompanzasyon yöntemi ile uygulanmaktadır. Kompanzasyon için gerekli olan potansiyel farkı bir potansiyometre kullanılarak elde edilir (Şekil 5). Potansiyometre, bir kontağın kayabileceği bir yalıtım tabanına sarılmış kalibre edilmiş bir teldir (böyle bir cihaza reokord denir). Bir kişiyi taşıma C noktadan A ile B, 0'dan herhangi bir potansiyel farkı elde edebilirsiniz.

(

mutlak değerde her zaman yardımcı kaynağın EMF'sinden daha azdır).

Telafi yönteminin özü, bilinmeyen bir akım kaynağının ölçülen EMF'sinin (Şek. 5) potansiyometre (reokord) alanındaki voltaj ile telafi edilir. Telafi, potansiyometre C'nin (Şekil 6) kontağının galvanometre G sıfır akım gösterene kadar hareket ettirilmesiyle elde edilir.

Reokordun uçlarındaki potansiyelleri şu şekilde gösterelim:

ve

, akım kaynağının uçlarındaki potansiyeller ve . Potansiyometre üzerindeki belirli bir C kontağı konumunda, akımın galvanometre G ve akım kaynağından EMF ile akmamasına izin verin. , sonra

ve

, bu yüzden

Ohm yasasına göre

, (10)

nerede potansiyometredeki akımdır,

- AC bölümünün direnci.

(9) ve (10) ifadelerini eşitleyerek elde ederiz

.

Akım kaynağının bilinmeyen EMF'sini belirlemek için üretmemek için mevcut ölçüm ve direnç

, bilinmeyen EMF'yi karşılaştırmaya başvurun ünlülerle . Bunu yapmak için, emf'li bir kaynak yerine, (Şekil 6) bilinen emf ile kaynak (normal bir akım kaynağının EMF'si). Telafi, hareketli kontağı C galvanometrenin sıfır okuma değerine hareket ettirerek tekrar elde edilir. Sonuç olarak, mevcut kaynağın EMF'si şu şekilde belirlenir:

. (11)

Kompanzasyon koşulları altında, akım sadece potansiyometreyi içeren devreden akar. Bu durumda, mevcut güç aynı olacaktır. Eşitlikleri (10) (11)'e bölerek mevcut güçle azaltıyoruz , koşulu elde ederiz:

. (12)

Potansiyometrenin, elektrik direnci formül (4) ile belirlenen homojen bir telden yapıldığı göz önüne alındığında, bu formülü (12) ifadesinde değiştiririz ve incelenen mevcut kaynağın EMF'sini ifade ederiz.

, (13)

nerede

ve

 bilinmeyen bir akım kaynağının EMF'sinin kompanzasyonunun gerçekleştiği bölümlerin uzunluğu ve normal bir akım kaynağı sırasıyla.

Ayrıca, normal elemanların, içlerinden büyük akımlar geçtiğinde hızlı bir şekilde bozulduğu da dikkate alınmalıdır, bu nedenle, galvanometre devresine, normal eleman ve galvanometre üzerinden akım gücünü sınırlayan ek direnç eklenir.

Kurulum açıklaması

İş emri

tablo 1

,

nerede

,

, - yeniden kord tel çapı (0,4 mm).

,

değer nerede kurulumda belirtilmiştir.

Formülü kullanarak bilinmeyen bir akım kaynağının EMF'si için mutlak ölçüm hatasını belirleyin

Ölçümün nihai sonucunu forma yazın

,

.

sınav soruları

Ne elektrik, akım gücü, akım yoğunluğu?

Bir elektrik devresinin homojen olmayan bir bölümü için Ohm yasasını türetiniz ve ondan bir elektrik devresinin tam kapalı ve homojen bir bölümü için Ohm yasasını elde ediniz.

EMF'nin fiziksel anlamı nedir? Üçüncü taraf kuvvetleri nelerdir? Amaçları nedir?

4 Galvanometrenin sıfır okumasına ulaşıldığında bilinmeyen EMF nasıl telafi edilir?

5. Kompanzasyon devresinde kaynak, aynı EMF'ye sahip, ancak büyük bir iç dirence sahip başka bir kaynakla değiştirilirse, telafiyi geri yüklemek için reokordun kaydırıcısı hangi yönde hareket ettirilmelidir?

laboratuvar 5

Çalışmanın amacı: Akım kaynağının elektromotor kuvvetini kompanzasyon yöntemiyle ölçmek.

Aletler ve ekipman: bir akım kaynağının elektromotor kuvvetini kompanzasyon yöntemiyle ölçmek için kurulum.

teorik karıştırma

Bir elektrik akımı, elektrik yüklerinin yönlendirilmiş bir hareketidir. Elektrik akımı genellikle akım gücü ile karakterize edilir - elektrik yükleriyle belirlenen skaler bir miktar birim zamanda iletkenin kesitinden geçen :

. (1)

Akım gücünün birimi amperdir (A). Herhangi bir eşit zaman aralığı için iletkenin kesitinden aynı miktarda elektrik (elektrik yükü) geçerse, böyle bir akıma sabit denir. Geleneksel olarak, pozitif yüklerin hareket yönü, iletkendeki elektrik akımının yönü olarak alınır (Şekil 1a).

İletken kesitinin birim alanından geçen akımın gücü ile belirlenen fiziksel miktar akımın yönüne dik olan akım yoğunluğuna akım yoğunluğu denir. :

. (2)

Akım yoğunluğu bir vektördür yönü, pozitif yüklerin sıralı hareketi ile çakışmaktadır.

1826'da, bir elektrik devresinin homojen bir bölümü için (Şekil 1b'deki elektronik devre veya Şekil 1a'daki ad, dc, cb bölümleri) Ohm yasası deneysel olarak oluşturulmuştur; bu, homojen bir iletkendeki akım gücünün doğrudan orantılı olduğunu belirtir. voltaj uçlarında ve iletkenin direnci ile ters orantılıdır :

, (3)

İletkenin direnci, iletkenin yapıldığı malzemeye, doğrusal boyutlarına ve şekline bağlıdır:

, (4)

nerede - iletkenin malzemesini karakterize eden spesifik elektrik direnci; - iletken uzunluğu; - iletkenin kesit alanı. Elektrik direncinin birimi Ohm∙m'dir. 1 ohm m - bu, 1 m uzunluğunda ve 1 m2 kesit alanına sahip 1 ohm elektrik direncine sahip bir iletkenin elektrik direncidir.

Elektrik devresinin (3) homojen bir bölümü için Ohm yasasına (4) ifadesini değiştirirsek, o zaman şunu elde ederiz:

. (5)

Verilen

ve ,

ve ayrıca formül (2)'yi uygulayarak, denklem (5)'i bir elektrik devresinin homojen bir bölümü için Ohm yasasını diferansiyel biçimde temsil eden bir ifadeye dönüştürürüz:

,

nerede - iletken içindeki elektrostatik alanın gücü; - iletken malzemenin elektriksel iletkenliği.

Her noktada pozitif yük taşıyıcılarının vektör yönünde hareket ettiği gerçeği göz önüne alındığında , sonra vektörlerin yönleri ve kibrit. Bu nedenle, diferansiyel biçimde bir elektrik devresinin homojen bir bölümü için Ohm yasası şu şekilde yazılacaktır:

.

İletkendeki akımı yeterince uzun süre tutabilmek için, daha düşük potansiyele sahip iletkenin ucundan getirilen pozitif yükleri sürekli olarak çıkarmak (yük taşıyıcıları pozitif olarak kabul ediyoruz) ve sürekli olarak getirmek gerekir. sonuna kadar büyük bir potansiyelle, yani. Kapalı bir yörüngede hareket edecekleri pozitif yüklerin dolaşımını kurmak gerekir.

Kapalı bir elektrik devresinde, pozitif yüklerin artan potansiyel yönünde hareket ettiği bölümler vardır, yani. bir elektrostatik alana karşı. Bu tür yüklerin hareketi, yalnızca yabancı olarak adlandırılan elektrostatik olmayan kökenli kuvvetlerin yardımıyla mümkündür. Dış kuvvetlerin doğası farklıdır, çünkü görünümleri, alternatif manyetik alanların yanı sıra mevcut kaynaklarda meydana gelen kimyasal, difüzyon, ışık süreçlerinden kaynaklanmaktadır.

Dış kuvvetlerin temel özelliği, elektromotor kuvvetleridir (EMF) - bu, dış kuvvetlerin çalışmasına sayısal olarak eşit fiziksel bir miktardır.

tek bir pozitif yükün yer değiştirmesiyle :

,

nerede

- dış kuvvetlerin alan kuvveti vektörü;

- yük yer değiştirme vektörü. EMF için ölçüm birimi V'dir (Volt).

Akım kaynağı, devre boyunca eşit olarak dağılmış bir harici yüke bağlanırsa, potansiyel, pilin pozitif elektrotundan uzaklaştıkça doğrusal bir yasaya göre düşecektir (Şekil 2).

Bir elektrik akımının enerjisinin içe dönüşmesi, iletkenin ısınmasına neden olur. J. Joule ve E. Lenz deneysel olarak iletkende salınan ısı miktarının iletkendeki akım gücünün karesiyle orantılı olduğunu buldu. , iletken direnci ve mevcut akış süresi .

. (6)

Joule-Lenz yasasını kullanarak, bir elektrik devresinin homojen olmayan bir bölümü için, elektrostatik ve dış kuvvetlerin hareketli bir pozitif yük üzerindeki etkisini hesaba katan Ohm yasası türetilir.

Enerjinin korunumu yasasına göre, homojen olmayan bir elektrik devresinde (Şekil 1c'deki elektronik devre) salınan ısı miktarı, elektrik alan kuvvetlerinin işinin toplamına ve akım kaynağının dış kuvvetlerinin işine eşittir. :

, (7)

elektrostatik alan kuvvetlerinin işi nerede;

- dış güçlerin işi. Dış kuvvetler, pozitif bir yükü hareket ettirmek için pozitif iş yapar, eğer dış kuvvetlerin yönleri ve elektrik akımı çakışır (Şekil 3), aksi takdirde dış kuvvetlerin işi negatiftir.

Elektrik devresinin düzgün olmayan bölümündeki toplam direncin dıştan eklendiği göz önüne alındığında ve yerli direnç ve eşitleme ifadeleri (6), (7) elde ederiz

Formül (1)'i dikkate alarak ifadeyi forma dönüştürüyoruz:

Ortaya çıkan ifadeyi yük ile azaltalım ve elektrik devresinin homojen olmayan bir bölümü için Ohm yasasını alın

.

Bu yasayı kullanırken, işaretlerin kuralını dikkate almak gerekir: devre bölümünü atlama yönü, potansiyellerin indekslenmesiyle belirlenir. EMF akım kaynağı dış kuvvetlerin yönleri ise artı işaretiyle alın ve elektrik devresinin bölümünün baypas edilmesi çakışır (Şekil 4a), aksi takdirde tam tersi (Şekil 4b).

Devre kapalıysa, yani.

ve

, sonra kapalı bir elektrik devresi için Ohm yasasını elde ederiz (Şekil 1a'daki elektronik devre).

Pratikte, mevcut kaynağın EMF'si geleneksel bir voltmetre ile doğrudan ölçülemez, çünkü voltmetre sadece potansiyel farkı ölçer ve kaynak terminallerinde. (8) ifadesinden, mevcut kaynağın EMF'sinin kaynak terminallerdeki potansiyel farkı bulmak mümkündür (

, elektrik devresi bölümündeki akım gücü sıfır ise. Bu koşul kompanzasyon yöntemi ile uygulanmaktadır. Kompanzasyon için gerekli olan potansiyel farkı bir potansiyometre kullanılarak elde edilir (Şekil 5). Potansiyometre, bir kontağın kayabileceği bir yalıtım tabanına sarılmış kalibre edilmiş bir teldir (böyle bir cihaza reokord denir). Bir kişiyi taşıma C noktadan A ile B, 0'dan herhangi bir potansiyel farkı elde edebilirsiniz.

(

mutlak değerde her zaman yardımcı kaynağın EMF'sinden daha azdır).

Telafi yönteminin özü, bilinmeyen bir akım kaynağının ölçülen EMF'sinin (Şek. 5) potansiyometre (reokord) alanındaki voltaj ile telafi edilir. Telafi, potansiyometre C'nin (Şekil 6) kontağının galvanometre G sıfır akım gösterene kadar hareket ettirilmesiyle elde edilir.

Reokordun uçlarındaki potansiyelleri şu şekilde gösterelim:

ve

, akım kaynağının uçlarındaki potansiyeller ve . Potansiyometre üzerindeki belirli bir C kontağı konumunda, akımın galvanometre G ve akım kaynağından EMF ile akmamasına izin verin. , sonra

ve

, bu yüzden

Ohm yasasına göre

, (10)

nerede potansiyometredeki akımdır,

- AC bölümünün direnci.

(9) ve (10) ifadelerini eşitleyerek elde ederiz

.

Akım kaynağının bilinmeyen EMF'sini belirlemek için üretmemek için mevcut ölçüm ve direnç

, bilinmeyen EMF'yi karşılaştırmaya başvurun ünlülerle . Bunu yapmak için, emf'li bir kaynak yerine, (Şekil 6) bilinen emf ile kaynak (normal bir akım kaynağının EMF'si). Telafi, hareketli kontağı C galvanometrenin sıfır okuma değerine hareket ettirerek tekrar elde edilir. Sonuç olarak, mevcut kaynağın EMF'si şu şekilde belirlenir:

. (11)

Kompanzasyon koşulları altında, akım sadece potansiyometreyi içeren devreden akar. Bu durumda, mevcut güç aynı olacaktır. Eşitlikleri (10) (11)'e bölerek mevcut güçle azaltıyoruz , koşulu elde ederiz:

. (12)

Potansiyometrenin, elektrik direnci formül (4) ile belirlenen homojen bir telden yapıldığı göz önüne alındığında, bu formülü (12) ifadesinde değiştiririz ve incelenen mevcut kaynağın EMF'sini ifade ederiz.

, (13)

nerede

ve

 bilinmeyen bir akım kaynağının EMF'sinin kompanzasyonunun gerçekleştiği bölümlerin uzunluğu ve normal bir akım kaynağı sırasıyla.

Ayrıca, normal elemanların, içlerinden büyük akımlar geçtiğinde hızlı bir şekilde bozulduğu da dikkate alınmalıdır, bu nedenle, galvanometre devresine, normal eleman ve galvanometre üzerinden akım gücünü sınırlayan ek direnç eklenir.

Kurulum açıklaması

İş emri

tablo 1

,

nerede

,

, - yeniden kord tel çapı (0,4 mm).

,

değer nerede kurulumda belirtilmiştir.

Formülü kullanarak bilinmeyen bir akım kaynağının EMF'si için mutlak ölçüm hatasını belirleyin

Ölçümün nihai sonucunu forma yazın

,

.

sınav soruları

Elektrik akımı, akım gücü, akım yoğunluğu nedir?

Bir elektrik devresinin homojen olmayan bir bölümü için Ohm yasasını türetiniz ve ondan bir elektrik devresinin tam kapalı ve homojen bir bölümü için Ohm yasasını elde ediniz.

EMF'nin fiziksel anlamı nedir? Üçüncü taraf kuvvetleri nelerdir? Amaçları nedir?

4 Galvanometrenin sıfır okumasına ulaşıldığında bilinmeyen EMF nasıl telafi edilir?

5. Kompanzasyon devresinde kaynak, aynı EMF'ye sahip, ancak büyük bir iç dirence sahip başka bir kaynakla değiştirilirse, telafiyi geri yüklemek için reokordun kaydırıcısı hangi yönde hareket ettirilmelidir?

laboratuvar 5